自動制御20【電験3種 機械】サーボ制御系のステップ応答評価指標（穴埋め）！令和7年度上期 A問題13 完全解説

今回は令和7年度上期 機械科目 A問題13を解説します。フィードバック制御系の定常特性・過渡特性と、サーボ制御系におけるステップ応答の評価指標（遅れ時間・立上り時間・行過ぎ量など）に関する空所補充問題です。問題文自体に図はありませんが、解答ページにはステップ応答パターンの参考図が示されています。

制御系の特性は定常特性と過渡特性に分けられ、サーボ制御系ではステップ応答の遅れ時間・立上り時間・行過ぎ量といった過渡特性の評価指標がよく使われるという基本知識を当てはめます。

令和7年度上期 機械科目 A問題13：問題文と選択肢

まずは、実際の試験問題を確認してみましょう。

電験3種 機械科目 【自動制御】 令和7年度上期 A問題13

　一般のフィードバック制御系においては，制御系の安定性が要求され，制御系の特性を評価するものとして，（ア）特性と過渡特性がある。

　サーボ制御系では，目標値の変化に対する追従性が重要であり，過渡特性を評価するものとして，（イ）応答の遅れ時間，立上り時間，（ウ）などが用いられる。

　上記の記述中の空白箇所(ア)〜(ウ)に当てはまる組合せとして，正しいものを次の(1)〜(5)のうちから一つ選べ。

	（ア）	（イ）	（ウ）
(1)	定常	ステップ	定常偏差
(2)	追従	ステップ	定常偏差
(3)	定常	ステップ	行過ぎ量
(4)	追従	インパルス	行過ぎ量
(5)	定常	インパルス	定常偏差

出題のポイント：定常特性と過渡特性を見分ける

制御系の特性は、時間が十分に経過した後を表す定常特性と、入力変化後の途中経過を表す過渡特性に分けます。サーボ制御系の過渡特性はステップ応答を用い、遅れ時間・立上り時間・行過ぎ量・整定時間で評価します。したがって空欄は定常、ステップ、行過ぎ量です。

出題のポイント：定常特性と過渡特性を見分ける

制御系の特性は、時間が十分に経過した後を表す定常特性と、入力変化後の途中経過を表す過渡特性に分けます。サーボ制御系の過渡特性はステップ応答を用い、遅れ時間・立上り時間・行過ぎ量・整定時間で評価します。したがって空欄は定常、ステップ、行過ぎ量です。

ポイント解説：ステップ応答の四つの評価指標

フィードバック制御系の特性は、時間経過とともに一定値に落ち着くまでの過渡特性と、落ち着いた後の定常特性に分けられます。

サーボ制御系では目標値変化への追従性が重視され、その評価にはステップ応答の遅れ時間（最終値の50%に達する時間）、立上り時間（10%から90%に達する時間）、行過ぎ量（目標値を超えて最初にとる過渡偏差）などが使われます。

問題の解説：（ア）定常、（イ）ステップ、（ウ）行過ぎ量

STEP1　（ア）制御系の特性の分類を特定する

制御系の特性を評価するものとして、定常特性と過渡特性があります。

STEP2　（イ）過渡特性の評価に使う応答の種類を特定する

サーボ制御系の過渡特性評価には、ステップ応答の遅れ時間・立上り時間などが用いられます（インパルス応答ではありません）。

STEP3　（ウ）もう一つの評価指標を特定する

遅れ時間・立上り時間に加えて、制御量が目標値を超えたのち最初にとる過渡偏差である行過ぎ量も評価指標として用いられます。

以上より（ア）定常（イ）ステップ（ウ）行過ぎ量の組合せである(3)が正解です。

答え：(3)

まとめ

(ア)	定常
(イ)	ステップ
(ウ)	行過ぎ量
答え	(3)

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